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Die
Erfindung betrifft einen Ölabscheider
zur Entölung
des Kurbelgehäuse-Entlüftungsgases
einer Brennkraftmaschine, mit wenigstens einem Ölabscheideraum, der einen mit
dem Kurbelgehäuse
innen verbindbaren Rohgaseinlass, einen Ölauslass für das abgeschiedene Öl und einen
Reingasauslass für
das entölte
Gas aufweist. Die Erfindung betrifft auch ein diesbezügliches
Verfahren.
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Aus
dem Stand der Technik sind derartige Ölabscheider in vielfältiger Weise
bekannt. Beispielsweise offenbaren die
DE 201 03 652 U1 , die
DE 197 15 061 C2 ,
die
DE 38 32 013 A1 und
die
DE 103 20 215
A1 verschiedene Arten derartiger Ölabscheider. Die Ölabscheidung
im Ölabscheideraum
kann dabei auf verschiedenen Prinzipien beruhen: Beispielsweise
dem Vorsehen von Lamellen, von Schikanen, von Labyrinthen oder von
Zyklonen im Ölabscheideraum.
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Aus
der WO2004/105955 A1 ist eine Vorrichtung zur Entölung von
Kurbelgehäuseentlüftungsgasen
bekannt geworden, bei der je nach Höhe des Drucks des Kurbelgehäusegases
der Zutritt des Gases zu einem ersten oder einem weiteren Zyklonen geöffnet oder
verschlossen wird.
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Auch
aus der
EP 1 090 210
B1 ist Vorrichtung zur Entölung von Kurbelgehäuseentlüftungsgasen
bekannt geworden. Dabei wird der Volumenstrom der Kurbelgehäuseentlüftungsgase
zur Entölung
aufgeteilt, wobei die Größe der Teilvolumenströme abhängt von
der Größe des Volumenstroms.
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Die
bekannten Ölabscheider
haben den Nachteil, dass bei Überlastung
der Ölabscheideraum "überläuft", wodurch durch den Reingasauslass nur mangelhaft
oder überhaupt
nicht entöltes
Gas austritt. Dies ist unerwünscht,
weil das durch den Reingasauslass austretende Gas in der Regel in
das Ansaugsystem der Brennkraftmaschine rückgeführt wird. Ein hoher Ölanteil
im Gas beeinflusst durch auftretende Verbrennungsrückstände nicht
nur die Emission der Brennkraftmaschine negativ, sondern es können auch
unerwünschte
Ablagerungen an heißen
Bauteilen, wie beispielsweise einem Turbolader, auftreten. Folglich
ist es erwünscht,
den Ölaustrag aus
dem Ölabscheider
möglichst
gering zu halten. Dadurch wird auch ein Absinken des Ölspiegels
der Brennkraftmaschine nieder gehalten.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt folglich die Aufgabe zugrunde, einen Ölabscheider
der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass ein möglichst
geringer Ölaustrag
aus dem Ölabscheider
stattfindet.
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Diese
Aufgabe wird durch einen Ölabscheider
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Hierdurch
wird vorteilhafterweise erreicht, dass rechtzeitig vor einer Überlastung
des Ölabscheideraums,
das heißt
vor einem "Überlaufen" des Ölabscheideraums
verhindert wird, dass zu viel weiteres zu entölendes Rohgas in den Ölabscheideraum eintritt.
Dazu wird die Einlassmenge am Rohgaseinlass durch das Schließmittel
beziehungsweise bei Erreichen einer Grenzauslastung reduziert oder
auch komplett verschlossen. Eine schädliche Überlastung kann folglich nicht
auftreten; ein unerwünscht
hoher Ölaustrag
wird damit verhindert. Um zu hohe Drücke bei schließendem Schließmittel
zu unterbinden, kann ein Bypass vorgesehen sein.
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Der
Sensor kann dabei im Ölabscheideraum und/oder
dem Ölabscheideraum
nachgelagert angeordnet sein. Je nachdem, um was für einen
Sensor es sich handelt, kann der Sensor an einem unterschiedlichen
Ort angebracht sein.
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Am
Rohgaseinlass kann beispielsweise ein Volumensensor vorgesehen sein,
der dort den Volumenstrom des in den Ölabscheideraum einströmenden Rohgases
misst. Strömt
zu viel Rohgas in den Ölabscheideraum
ein, so dass dies zu einer Grenzauslastung oder Überlastung des Ölabscheideraums
führen
würde,
wird das Schließmittel
betätigt. Ebenso
ist denkbar, dass auch am Reingasauslass ein Volumensensor vorgesehen
ist. Dabei kann dann über
die Differenz des eintretenden Volumens und des austretenden Volumens
die Auslastung im Ölabscheideraum
bestimmt werden.
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Der
vorzusehende Sensor kann vorzugsweise ein Feuchte- oder Ölniederschlagssensor
sein. Über
einen derartigen Sensor kann der Feuchtegehalt beziehungsweise der Ölgehalt
im Gas bestimmt werden. Vorteilhafterweise sitzt ein derartiger
Sensor im Bereich des Reingasauslasses und bestimmt den Ölaustrag
aus dem Ölabscheideraum.
Bei Erreichen einer Grenzauslastung, das heißt vor Erreichen einer Überlastung
des Ölabscheideraums,
kann dann das Schließmittel
angesteuert werden.
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Der
Sensor kann im Ölabscheideraum
sitzen. Tritt im Ölabscheideraum
ein zu hoher Ölstand auf,
wird über
den Sensor das Schließmittel
angesteuert.
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Erfindungsgemäß kann der
Sensor elektrisch leitende Kunststoffteile umfassen, insbesondere
Abschnitte von im Ölabscheideraum
angeordneten Ölabscheidemitteln
wie Lamellen, Schikanen, Labyrinthen oder Zyklonen. Der Sensor kann
beispielsweise dann ansprechen, wenn ein Stromkreis durch an den
elektrisch leitenden Bauteilen vorbeiströmendes stark veröltes Gas
geschlossen wird. Dies kann den Vorteil haben, dass keine zusätzlichen
Bauteile zur Realisierung des Sensors im Ölabscheideraum vorzusehen sind.
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Als
Schließmittel
kann insbesondere eine ansteuerbare Drosselklappe oder ein ansteuerbares Schließventil
vorgesehen sein. Die Drosselklappe beziehungsweise das Schließventil
kann dabei stufenlos den Rohgaseinlass verschließen. Ebenso ist denkbar, dass
das Schließmittel
lediglich zwei Schaltzustände "offen" und "geschlossen" aufweist. Die Schließmittel
können
dabei unmittelbar von dem wenigstens einen Sensor angesteuert werden.
Denkbar ist ebenfalls, dass die Schließmittel über ein Steuergerät von den
Sensoren angesteuert werden.
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Wie
bereits erwähnt,
können
zur eigentlichen Ölabscheidung
im Ölabscheideraum
Lamellen, Schikanen, Labyrinthe oder Zyklonen vorgesehen sein. Die Ölabscheidung
kann dabei unter Verwendung weiterer Hilfsmittel, beispielsweise
von Luft, Filtermaterialien oder sonstigen Abscheidelemente erfolgen.
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Erfindungsgemäß können ferner
zwei oder mehrere, parallel geschaltene Ölabscheideräume vorgesehen sein, wobei
bei Auslastung des ersten Ölabscheideraums
das Rohgas dann über
den Rohgaseinlass des zweiten oder weiteren Ölabscheideraums in den jeweiligen
weiteren Ölabscheideraum einströmt. Damit
kann unterbunden werden, dass ein zu vermeidender zu hoher Druckaufbau
im Kurbelwellengehäuse
durch das Schließen
des Rohgaseinlasses des ersten Ölabscheideraums
auftreten kann. Der zweite oder die weiteren Ölabscheideräume dienen folglich als eine
Art Bypass zum ersten Ölabscheideraum.
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Dabei
ist denkbar, dass der Ölabscheider
lediglich einen Hauptgaseinlass aufweist, von dem die Rohgaseinlässe der
einzelnen Ölabscheideräume abzweigen.
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Vorteilhafterweise
ist dann für
jeden Ölabscheideraum
ein eigener Sensor und ein vom jeweiligen Sensor ansteuerbares,
eigenes Schließmittel vorzusehen.
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Erfindungsgemäß kann aber
auch vorgesehen sein, dass am Hauptgaseinlass lediglich ein Volumensensor
vorgesehen ist. Je nach vom Volumensensor gemessenem Volumenstrom
des in den Ölabscheider
einströmenden
Rohgases können
dann die Schließmittel
an den einzelnen Ölabscheideräumen entsprechend
geöffnet
oder geschlossen werden. Wird lediglich ein geringer Rohgasstrom
gemessen, so kann es ausreichend sein, dass lediglich ein Schließmittel
an einem Ölabscheideraum
geöffnet ist.
Erhöht
sich der Druck und/oder erhöht
sich das gemessene Volumen, ist denkbar, dass ein zweites Schließmittel
an einem Bypass, der zu einem zweiten Ölabscheideraum führen kann,
geöffnet
wird. Gegebenenfalls kann ein dritter Bypass vorgesehen sein, der
ein drittes Schließmittel
aufweist, das bei weiter ansteigendem Volumenstrom oder Druck im
Kurbelwellengehäuse
geöffnet
wird. Fällt
der Druck oder der Volumenstrom ab, so können die einzelnen Schließmittel
der Bypässe
wieder geschlossen werden. Die Reihenfolge, gemäß welcher die Schließmittel
geöffnet
und/oder geschlossen werden, kann dabei so gewählt werden, dass über einen
längeren
Zeitraum eine möglichst
gleichmäßige Auslastung
der einzelnen, parallel zueinander vorzusehenden Ölabscheideräume gewährleistet
wird.
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Die
Erfindung kann auch vorsehen, dass im Ölabscheideraum und/oder in
einem dem Ölabscheideraum
vor- und/oder nachgelagerten Metalabscheideraum Magnetelemente zur
Entmetallisierung des Gases vorgesehen sind. Hierdurch können vorteilhafterweise
metallische Rückstände ausgelesen werden.
Die Magnetelemente können
dabei als Polymagnet ausgebildet und/oder in Kunststoffteile des Ölabscheiders
eingebettet sein.
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Ferner
können
Entsorgungsmittel zum Entfernen der abgeschiedenen Metallmenge vorgesehen
sein. Ferner kann ein Sensor zur Bestimmung der abgeschiedenen Metallmenge
vorgesehen sein. Für
den Fall, dass der Sensor eine kritische Menge abgeschiedenen Metalls
detektiert, können
die Entsorgungsmittel aktiviert werden. Damit wird das abgeschiedene
Metall entsorgt.
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Die
eingangs genannte Aufgabe wird außerdem durch ein Verfahren
zum Ölabscheiden
gelöst, wobei
ein Sensor zur Bestimmung der Auslastung des Ölabscheiders vorgesehen ist
und wobei bei Erreichen einer Grenzauslastung des Ölabscheiders ein
Rohgaseinlass am Ölabscheider
wenigstens teilweise geschlossen wird. Ein derartiges Verfahren
hat den Vorteil, dass bei einer Grenzauslastung, die vor einer Überlastung
des Ölabscheiders
beziehungsweise eines Ölabscheideraums
des Ölabscheiders auftritt,
verhindert wird, dass weiteres Rohgas in den Ölabscheider eintritt, welches
zu einer Überlastung des Ölabscheiders
führen
würde.
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Vorteilhafterweise
arbeiten die erfindungsgemäßen Ölabscheider
nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
beziehungsweise das erfindungsgemäße Verfahren wird durch die
erfindungsgemäßen Ölabscheider
umgesetzt.
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Weitere
Vorteile und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung sind der nachfolgenden
Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung anhand des in der Zeichnung
dargestellten Ausführungsbeispiels
näher beschrieben
und erläutert
ist.
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Es
zeigen:
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1 eine
erste Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Ölabscheiders,
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2 eine
zweite Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Ölabscheiders,
und
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3 eine
dritte Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Ölabscheiders.
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Die 1, 2 und 3 zeigen
drei erfindungsgemäße Ölabscheider 10, 50, 70 mit
insgesamt drei Ölabscheideräume 12, 14, 16,
die jeweils einen Rohgaseinlass 18, 20, 22,
einen Reingasauslass 24, 26, 28 für das entölte Gas
und einen Ölauslass 30 aufweisen.
Die drei Rohgaseinlässe 18, 20, 22 zweigen
dabei von einem gemeinsamen Hauptgaseinlass 32, der mit
dem Innenraum eines Kurbelgehäuses
verbindbar ist, ab. Das Rohgas ist durch die Pfeile 33 angedeutet.
Die drei einzelnen Ölauslässe 30 sind
vorteilhafterweise miteinander verbunden und führen zum Ölkreislauf der Brennkraftmaschine. Die
Reingasauslässe 24, 26, 28 führen zu
einem gemeinsamen Gasauslass 31, der in das Ansaugsystem
der Brennkraftmaschine mündet.
Das Reingas ist durch die Pfeile 35 angedeutet. In den Ölabscheideräumen 12, 14, 16 sind
jeweils Ölabscheidemittel vorhanden,
beispielsweise Lamellen, Schikanen, Labyrinthe oder Zyklonen zur
Abscheidung des Öls.
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Gemäß 1 sehen
die einzelnen Ölabscheideräume 12, 14, 16 jeweils
einen Sensor 34 vor, der beispielsweise als Füllstandsensor
ausgebildet sein kann. Meldet der Sensor, dass der jeweilige Ölabscheideraum
gefüllt
ist beziehungsweise ausgelastet ist, wird über eine Steuerung, die in
der Figur durch einen Pfeil schemahaft angedeutet ist, ein am jeweiligen
Rohgaseinlass 18, 20, 22 befindliches Schließmittel 36,
das beispielsweise in Form eines Ventils ausgebildet sein kann,
derart betätigt,
dass der jeweilige Rohgaseinlass verschlossen wird. Der Sensor 34 kann
dabei das jeweilige Schließmittel 36 direkt
oder über
Zwischenschaltung einer nicht dargestellten Steuereinheit ansteuern.
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Die
Sensoren 34 können
dabei derart ausgebildet sein, dass sie elektrisch leitfähige Kunststoffe umfassen,
die im Ölabscheideraum
vorhanden sind. Für
den Fall, dass als Ölabscheidemittel
Lamellen, Schikanen oder Labyrinthe Verwendung finden, können diese
wenigstens teilweise aus leitfähigem Kunststoff
sein. Dadurch kann eine vorteilhafte Füllstanderkennung des Ölabscheideraums
erfolgen, ohne dass weitere, zusätzliche
Bauteile im Ölabscheideraum
vorzusehen sind.
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Der
Sensor kann auch ein Feuchtesensor sein, der durch Ölniederschlag
am Sensor ein entsprechendes Sensorsignal abgibt. Der Sensor kann dabei
derart ausgebildet sein, dass er durch leitfähige Kunststoffabschnitte im Ölabscheideraum
gebildet wird. Die leitfähigen
Kunststoffabschnitte können
dabei Teile eines Stromkreises bilden, der durch Ölniederschlag
am Sensor geschlossen wird. Die leitfähigen Abschnitte im Ölabscheideraum
können
dabei von Lamellen, Schikanen, Labyrinthen oder dergleichen gebildet
sein.
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Die Ölabscheider 50 und 70,
die in den 2 und 3 gezeigt
sind, weisen einen ähnlichen
Aufbau wie der Ölabscheider 10 gemäß 1 auf.
Entsprechende Bauteile tragen entsprechende Bezugszeichen.
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Bei
dem Ölabscheider 50 gemäß 2 sind an
den einzelnen Rohgasauslässen 24, 26, 28 jeweils
Sensoren zur Bestimmung der Auslastung der einzelnen Ölabscheideräume in Form
von Feuchtebeziehungsweise Ölniederschlagssensoren 38 vorgesehen.
Die Sensoren bestimmen die Ölfeuchtigkeit des
Gases. Wird ein Feuchtigkeitsgrenzwert überschritten, so geht damit
einher eine Grenzauslastung des jeweiligen Ölabscheideraums. Bei Überschreiten des
Grenzwertes wird das jeweilige Schließmittel 36 entsprechend
geschlossen.
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Bei
dem Ölabscheider 70 gemäß 3 ist am
Hauptgaseinlass ein Sensor zur Bestimmung der Auslastung der Ölabscheideräume 12, 14, 16 vorgesehen.
Der Sensor 72 ist dabei als Volumensensor ausgebildet und
misst das durch den Hauptgaseinlass durchströmende Rohgasvolumen. Je nach
Volumenstrom werden die einzelnen Schließmittel 36 der einzelnen Ölabscheideräume 12, 14, 16 angesteuert. Wird
ein vergleichsweise geringer Volumenstrom am Sensor 72 gemessen,
so ist denkbar, dass lediglich eines der drei Schließmittel 36 geöffnet ist.
Bei ansteigendem Volumenstrom kann dann ein weiteres Schließmittel
geöffnet
werden. Bei noch weiterem Anstieg des Volumenstroms kann dann das
dritte Schließmittel
auch geöffnet
werden. Vorteilhafterweise ist dabei eine Steuerung vorgesehen,
die dafür sorgt,
dass über
einen längeren
Zeitraum die Auslastung der einzelnen Ölabscheideräume 12, 14, 16 möglichst
gleichmäßig erfolgt.
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Bei
der Ausführungsform
gemäß 3 sind zusätzlich beispielsweise
an den Reingasauslässen 24, 26, 28,
wie es in der 2 dargestellt ist, Feuchtigkeitssensoren
vorgesehen, die über
die Qualität des
an den Reingasauslässen 24, 26, 28 ausströmenden Gases
Auskunft geben.
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In
der 3 soll über
den Buchstaben A am Ausgang des Volumensensors und an den Eingängen der
Schließmittel 36 angedeutet
werden, dass die Schließmittel 36 über den
Volumensensor 72 angesteuert werden.
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Durch
Vorsehen von drei parallel geschalteten Ölabscheideräumen gemäß den 1 bis 3 kann
ein unerwünschter Überdruck
im Kurbelwellengehäuse
unterbunden werden. Beim Verschließen des Rohgaseinlasses 18 durch
das entsprechende Schließmittel 36 kann
ein Überdruck
des Kurbelwellengehäuses über die
als Bypässe
angeordneten Ölabscheideräume 14, 16 ausgeglichen
werden. Dabei ist denkbar, dass eine zentrale Steuerung dafür sorgt, dass
die einzelnen Schließmittel 36 nicht
derart angesteuert werden, dass sämtliche Rohgaseinlässe 18, 20, 22 gleichzeitig
verschlossen sind.
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In
den Ölabscheideräumen können ferner Metallabscheider
zur Entmetallisierung des Rohgases vorgesehen sein. Die Metallabscheider
können dabei
in Form von Magnetelementen realisiert sein. Die Magnetelemente
können
dabei beispielsweise in Kunststoff eingebettet sein. Dabei können die
Magnetelemente an oder in den Lamellen, Schikanen, Labyrinthen oder
dergleichen im Ölabscheideraum
vorhanden sein. Zur Bestimmung der abgeschiedenen Metallmenge kann
ein weiterer Sensor vorgesehen sein, der bei Vorhandensein entsprechender
Metallmengen Entsorgungsmittel zur Entsorgung der Metallmengen aktiviert.
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In
den Figuren sind zwar drei parallel geschaltete Ölabscheideraum dargestellt.
Die Erfindung hat allerdings ebenfalls zum Gegenstand, lediglich
einen Ölabscheideraum
vorzusehen. Zur Vermeidung von unerwünschten Überdrücken kann gegebenenfalls ein
Bypass vorgesehen werden.